Les innovacions en materials semiconductors estan redefinint la manera com es dissenyen els dispositius electrònics i tecnològics. En aquest context, el professor Juan Ignacio Climente Plasencia, de la Universitat Jaume I, lidera un projecte de recerca, emmarcat en el Pla Estatal d’Investigació Científica 2021, que busca entendre i manipular les propietats electròniques de les nanolàmines col·loidals. Aquestes estructures semiconductores, amb un comportament regit per la mecànica quàntica, tenen el potencial de millorar significativament la generació i transmissió de llum, així com el desenvolupament de dispositius electrònics innovadors.
El projecte ha aconseguit diversos avanços en el disseny d’aquests materials. S’han desenvolupat estratègies per a modificar de manera controlada l’estructura electrònica de les nanolàmines, com ara la introducció de càrregues elèctriques per a ajustar les propietats magnètiques i òptiques, o la creació d’heteroestructures complexes que permeten modificar la manera en què es combinen electrons i forats, millorant així l’eficiència en aplicacions optoelectròniques. Un dels descobriments més destacats ha sigut la demostració de nanolàmines que poden emetre dos colors de llum diferents en funció de la configuració dels materials, un fenomen que obri noves perspectives en el disseny de pantalles i làsers de precisió.
Els investigadors també han avançat en l’estudi de materials amb propietats topològiques, que podrien donar lloc a nous tipus de dispositius quàntics. Un aïllant topològic és un material que, tot i no conduir l’electricitat al seu interior, sí que ho fa a la seua superfície de manera eficient i sense perdre energia. Aquesta propietat el fa especialment útil per a la computació quàntica i altres tecnologies electròniques avançades que necessiten materials més ràpids i eficients. Per això, els primers resultats han confirmat que és possible induir una transició d’aïllant convencional a aïllant topològic en nanolàmines de determinats materials semiconductors, la qual cosa obri la porta a noves aplicacions en sensors i computació d’alt rendiment.
El projecte està quasi completat i ha permès demostrar els objectius inicialment plantejats. Ara, el repte recau en els sintetitzadors químics, que han d’aconseguir nanolàmines de HgTe amb la grossor adequada perquè mostren propietats topològiques; així com en els especialistes en microscòpia d’efecte túnel (Scanning Tunneling Microscopy), que han d’aconseguir carregar aquestes nanolàmines electró a electró per a verificar que l’ompliment de capes electròniques és diferent del que es troba en els àtoms naturals.
Juan Ignacio Climente Plasencia, professor de la Universitat Jaume I, coordina el Grup de Química Quàntica, un referent en l’estudi de materials semiconductors de baixa dimensió com ara punts quàntics, nanocristalls i nanolàmines. Aquest grup aplica tècniques avançades de química quàntica i física de l’estat sòlid per a entendre i predir el comportament d’aquestes nanoestructures, treballant estretament amb col·laboradors internacionals per a impulsar el desenvolupament de nous materials i tecnologies.
Aquest projecte posa de manifest la capacitat de la Universitat Jaume I per a liderar investigacions capdavanteres amb impacte global. Els avanços assolits no són només una prova del compromís amb la recerca innovadora, sinó també un pas endavant per a situar la ciència al servei de la societat, amb solucions que podrien transformar la nostra manera d’interactuar amb la tecnologia.